WO2017046854A1 - モータ用エンコーダ及びモータ - Google Patents

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WO2017046854A1
WO2017046854A1 PCT/JP2015/076039 JP2015076039W WO2017046854A1 WO 2017046854 A1 WO2017046854 A1 WO 2017046854A1 JP 2015076039 W JP2015076039 W JP 2015076039W WO 2017046854 A1 WO2017046854 A1 WO 2017046854A1
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WO
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magnetic
disk
substrate
magnetic field
magnet
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PCT/JP2015/076039
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English (en)
French (fr)
Inventor
史朗 吉冨
藤田　博之
Original Assignee
株式会社安川電機
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Publication date
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    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01D—MEASURING NOT SPECIALLY ADAPTED FOR A SPECIFIC VARIABLE; ARRANGEMENTS FOR MEASURING TWO OR MORE VARIABLES NOT COVERED IN A SINGLE OTHER SUBCLASS; TARIFF METERING APPARATUS; MEASURING OR TESTING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01D5/00—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable
    • G01D5/12—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means
    • G01D5/244—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains
    • G01D5/245—Mechanical means for transferring the output of a sensing member; Means for converting the output of a sensing member to another variable where the form or nature of the sensing member does not constrain the means for converting; Transducers not specially adapted for a specific variable using electric or magnetic means influencing characteristics of pulses or pulse trains; generating pulses or pulse trains using a variable number of pulses in a train
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection

Definitions

  • the disclosed embodiment relates to a motor encoder and a motor.
  • Patent Document 1 describes a motor having a motor body and an encoder including a multi-rotation detection unit and a rotation position detection unit.
  • the present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a motor encoder and a motor capable of reducing the axial dimension.
  • a disk that rotates together with a motor shaft, a first substrate that is disposed to face the disk and that has an opening, and the first substrate that is formed with the opening.
  • a second substrate disposed on the surface opposite to the disk so as to cover at least a part of the opening, and disposed on the disk-side surface of the second substrate in the opening to emit light to the disk
  • a motor encoder including a light source and a light receiving element that is disposed on the surface of the second substrate on the disk side in the opening and receives reflected light from the disk is applied.
  • a motor having a motor shaft, a motor electromagnetic unit that rotates the motor shaft, and the motor encoder is applied.
  • a disk that rotates with a motor shaft, a first substrate that is disposed to face the disk, a light source that emits light to the disk, and reflected light from the disk
  • a motor encoder having a second substrate including a light receiving element that receives light and means for disposing the second substrate on a surface of the first substrate opposite to the disk is applied.
  • axial dimensions of a motor encoder or the like can be shortened.
  • FIG. 2 is an II-II arrow view of FIG. 1 illustrating an example of the configuration of the optical module. It is explanatory drawing showing an example of the structure of the terminal part of a sub board
  • FIG. 5 is a VV arrow view of FIG. 1 illustrating an example of arrangement of magnets in a magnetic body.
  • FIG. 6 is a view taken along the line VI-VI in FIG. 1 showing an example of the configuration of the magnetic member.
  • the motor 100 includes a motor shaft 102, a motor electromagnetic unit 110, and a motor encoder 10 (hereinafter referred to as “encoder 10”).
  • the motor electromagnetic unit 110 outputs a rotational force by rotating the motor shaft 102 around its axis AX.
  • the torque output side of the motor electromagnetic unit 110 is referred to as “load side”, and the opposite side is referred to as “anti-load side”.
  • the direction such as up and down is determined as follows and used as appropriate. That is, in FIG. 1, the anti-load side direction, that is, the Z-axis positive direction is defined as “up”, and the reverse load side direction, that is, the Z-axis negative direction is defined as “down”.
  • the direction such as up and down varies depending on the installation mode of the motor 100 and does not limit the positional relationship of each component of the motor 100.
  • the configuration of the motor electromagnetic unit 110 is not particularly limited as long as the motor shaft 102 can be rotated.
  • the configuration is as follows. That is, the motor electromagnetic unit 110 includes the stator 103 and the rotor 104.
  • the rotor 104 is disposed on the inner peripheral side of the stator 103.
  • the rotor 104 is fixed to the outer periphery of the motor shaft 102 so as to have the same axis as the motor shaft 102.
  • the motor shaft 102 is rotatably supported by bearings 107 and 108 in which outer rings are fitted to brackets 105 and 106.
  • the stator 103 is fixed to the inner periphery of the frame 101 and is disposed so as to face the outer periphery of the rotor 104 in the radial direction with a magnetic gap therebetween.
  • the motor electromagnetic unit 110 configured as described above can rotate the motor shaft 102 around the axis AX as the rotor 104 rotates around the axis AX with respect to the stator 103.
  • the configuration of the motor electromagnetic unit 110 described above is merely an example, and a configuration other than the above may be used.
  • the motor electromagnetic unit 110 is not limited to a so-called “inner rotor type” in which a rotor is disposed on the inner peripheral side of the stator, and the rotor is disposed on the outer peripheral side of the stator. It may be configured as a so-called “outer rotor type”.
  • the encoder 10 is disposed adjacent to, for example, the upper side of the motor electromagnetic unit 110.
  • the encoder 10 is covered by a covered cylindrical housing 2 provided adjacent to the bracket 105, for example.
  • the housing 2 is fixed to the upper surface of the bracket 105 with, for example, bolts.
  • the encoder 10 includes an optical detection mechanism 20 and a magnetic detection mechanism 30.
  • the optical detection mechanism 20 includes a disk 11, a main substrate 12 (an example of a first substrate), a sub substrate 13 (an example of a second substrate), a light source 14, a light receiving element 15, and the like.
  • the disk 11 is configured to rotate together with the motor shaft 102. That is, the disk 11 is fixed to the surface 18c on the main board 12 side of the magnetic body 18 connected to the motor shaft 102 so as to be substantially concentric with the axis AX of the motor shaft 102.
  • the disk 11 is formed of a material that transmits light, such as glass or transparent resin.
  • a reflective slit is formed by disposing a material that reflects light (for example, aluminum) on the upper surface of the disk 11 by vapor deposition or the like.
  • the material and manufacturing method of the disk 11 are not particularly limited.
  • the disk 11 can be formed of a material that reflects light, such as metal.
  • a reflective slit is formed in a portion where the material is not disposed by disposing a material with low reflectance (for example, chromium oxide) on the portion of the disk 11 where light is not reflected by coating or the like.
  • a reflective slit may be formed by making the part which does not reflect light into a rough surface by sputtering etc., and reducing a reflectance.
  • the magnetic body 18 has, for example, an annular shape, and has an annular collar portion 18a at a substantially central portion in the radial direction of the surface 18d opposite to the main substrate 12.
  • the magnetic body 18 is coupled to the motor shaft 102 by fitting the concave portion 18 b inside the collar portion 18 a to the opposite end portion of the motor shaft 102.
  • the motor shaft 102 extends upward through the magnetic detection mechanism 30.
  • a plurality of tracks (not shown) in which a plurality of reflective slits (not shown) are arranged along the circumferential direction are formed on the surface of the disk 11 on the main substrate 12 side.
  • Each reflecting slit reflects light emitted from the light source 14.
  • an arrangement pattern of the reflection slits in the track for example, an “incremental pattern” in which the reflection slits are regularly repeated at a predetermined pitch, or the position and ratio of the reflection slits are uniquely determined within one rotation of the disk 11. Absolute pattern "etc. are mentioned, However It does not specifically limit.
  • the main board 12 is supported by the housing 2 by a support member (not shown) and is disposed so as to face the disk 11.
  • the main substrate 12 is formed with an opening 12 a (notched) penetrating in the vertical direction at a position deviated from the axis AX of the motor shaft 102. Note that some electronic devices on the main board 12 are connected to some electronic devices on the board 31 of the magnetic field detection unit 17 by, for example, a cable.
  • the sub-board 13 is arranged so as to block the opening 12a on the surface 12b of the main board 12 opposite to the disk 11. At this time, the light source 14, the plurality of light receiving elements 15 and the like disposed on the surface 13a on the disk 11 side of the sub-substrate 13 are accommodated in the opening 12a.
  • the sub-board 13 covers the entire opening 12a, but may be arranged so as to cover a part of the opening 12a.
  • the main board 12 and the sub board 13 are connected by a plurality of connecting portions 19.
  • the plurality of connecting portions 19 connect the edge portion of the sub-board 13 and the peripheral portion of the opening 12 a on the surface 12 b on the opposite side of the disk 11 of the main board 12.
  • solder can be used as the connecting portion 19.
  • a plurality of terminal portions 26 are provided on both sides of the sub-board 13 in the disk rotation direction (left and right direction in FIG. 2) and on the inner peripheral edge in the disk radial direction (up and down direction in FIG. 2). Is provided.
  • each terminal portion 26 has a semicylindrical recess 26a.
  • a terminal portion 27 is formed on the surface 12b of the main substrate 12 at a position corresponding to the terminal portion 26 around the opening 12a, for example, in a thin film shape.
  • the sub board 13 is placed on the surface 12 b of the main board 12 so that the terminal part 26 overlaps the terminal part 27.
  • the solder is melted in the vicinity of the concave portion 26a of the terminal portion 26, and the molten solder is guided onto the terminal portion 27 by the concave portion 26a.
  • the connecting portion 19 is formed, and the terminal portion 26 and the terminal portion 27 are mechanically and electrically connected.
  • the structure of the above-mentioned terminal parts 26 and 27 and the connection part 19 is an example, and is not limited to this structure.
  • an arm-shaped metal terminal may protrude outward from the edge of the sub-board 13 and the metal terminal and the terminal portion 27 of the main board 12 may be joined by soldering, or the sub-board 13 and the main board 12 may be joined. May be connected by soldering using lead wires or the like.
  • a flip-chip bonding method may be employed in which a plurality of terminal portions are formed on the surface of the sub-substrate 13 and are directly connected to the terminal portions on the sub-substrate 13 side by solder bumps formed on the terminal portions 27 of the main substrate 12. .
  • the light source 14 is disposed on the surface 13 a of the sub-board 13 on the disk 11 side inside the opening 12 a of the main board 12, and emits light to the disk 11.
  • a plurality of light receiving elements 15 are arranged on the surface 13a of the sub-substrate 13 inside the opening 12a, and receive the reflected light from the disk 11.
  • the plurality of light receiving elements 15 constitutes a plurality of light receiving arrays PA1, PA2, PI1, PI2 arranged around the light source 14 along the disk rotation direction.
  • the sub board 13, the light source 14, the plurality of light receiving elements 15, and the like are modularized as an optical module 21.
  • the optical module 21 includes a light source 14, a plurality of light receiving arrays PA 1, PA 2, PI 1, PI 2 corresponding to a plurality of tracks on the disk 11, And an adjustment light receiving element PD.
  • the light source 14 for example, an LED (Light Emitting Diode) can be used.
  • the light source 14 is configured as a point light source in which no optical lens or the like is particularly disposed, and emits diffused light from the light emitting unit.
  • the point light source By using the point light source in this way, the light source 14 can irradiate light substantially uniformly on a plurality of tracks of the disk 11 passing through the opposed positions.
  • the light since the light is not condensed and diffused by the optical element, errors due to the optical element are not easily generated, and the straightness of the emitted light to the irradiation region can be improved.
  • the plurality of light receiving arrays PA1, PA2, PI1, and PI2 are arranged around the light source 14. Specifically, the light receiving arrays PI1 and PI2 are arranged inside and outside the disk radial direction with the light source 14 interposed therebetween, and the light receiving arrays PA1 and PA2 are arranged inside the disk radial direction with the light receiving arrays PI1 and PI2 interposed therebetween. And on the outside. These light receiving arrays PA1, PA2, PI1, PI2 are configured by arranging a plurality of light receiving elements 15 in an array at a predetermined pitch along the disk rotation direction.
  • the light receiving arrays PI1 and PI2 respectively receive the light reflected by the reflecting slits of the corresponding incremental pattern of the disk 11 by the light receiving element 15 and output an incremental signal.
  • the incremental signal generated by the light receiving array PI2 corresponding to the reflective slit having a small pitch has a higher resolution than the incremental signal of the light receiving array PI1 corresponding to the reflective slit having a large pitch.
  • Each of the light receiving arrays PA1 and PA2 receives light reflected by the reflecting slit of the corresponding absolute pattern of the disk 11 by the light receiving element 15 and outputs an absolute signal.
  • the adjusting light receiving elements PD are arranged on both sides of the light receiving array PI1 in the disk rotation direction, and receive the light reflected by the slit track of the increment pattern corresponding to the light receiving array PI1.
  • the two light-receiving elements for adjustment PD are formed so that the amount of received light is substantially constant so that the amount of received light can be adjusted using the signal of the light-receiving element for adjustment PD.
  • a plurality of sub-substrates 13, light receiving elements 15, and the like are electrically connected to a surface 13 a on the disk 11 side of the sub-substrate 13 inside the opening 12 a of the main substrate 12.
  • a bonding wire 28 is disposed. The plurality of bonding wires 28 are accommodated in the opening 12a.
  • an IC chip 23 is disposed on the surface 13 a of the sub-board 13 on the disk 11 side inside the opening 12 a of the main board 12.
  • the light receiving element 15 and the adjustment light receiving element PD are formed on the semiconductor wafer 24 of the IC chip 23.
  • an integrated circuit 25 having predetermined functions such as an operational amplifier and a comparator is formed in addition to the light receiving element 15 and the adjustment light receiving element PD.
  • the integrated circuit 25 is formed on a vacant area on the semiconductor wafer 24, in this example, on both sides of the light receiving array PA1.
  • a position data generation unit (not shown) included in the encoder 10 has two bit patterns each including a bit pattern representing the absolute position from the optical module 21 at the timing of measuring the absolute position of the motor electromagnetic unit 110 (motor shaft 102). An absolute signal, a high incremental signal, and a low incremental signal are acquired. Then, the position data generation unit calculates the absolute position of the motor electromagnetic unit 110 represented by these signals based on the acquired signals, and generates position data representing the calculated absolute position.
  • the configuration of the optical detection mechanism 20 is merely an example, and a configuration other than the above may be used.
  • the disk 11 is connected to the motor shaft 102 via the magnetic body 18, but may be directly connected to the motor shaft 102 without passing through the magnetic body 18.
  • the optical detection mechanism 20 is disposed adjacent to the upper side of the motor electromagnetic unit 110.
  • another configuration such as an electromagnetic brake is disposed on the upper side of the motor electromagnetic unit 110, and the upper side of the motor electromagnetic unit 110 is disposed. You may arrange
  • the light receiving arrays PA1 and PA2 that output the absolute signal may be only one of the light receiving arrays, or the light receiving array that outputs the incremental signal may have a single resolution.
  • the magnetic detection mechanism 30 includes a magnet 16, a magnetic field detection unit 17, a substrate 31, and the like.
  • the substrate 31 is formed in an annular shape and is fixed to the lower end portion of the housing 2.
  • the substrate 31 has a hole 31a through which the motor shaft 102 penetrates in a non-contact manner in a central portion in the radial direction.
  • the magnet 16 is supported so as to rotate together with the motor shaft 102 on the opposite side of the disk 11 from the main substrate 12. Specifically, as shown in FIG. 5, four magnets 16 are fixed to the surface 18 d of the magnetic body 18 on the side opposite to the main board 12.
  • the four magnets 16, that is, the magnets 16a, 16b, 16c, and 16d are, for example, plate-like permanent magnets.
  • the four magnets 16a to 16d are arranged in the circumferential direction at positions close to the outer peripheral portion of the surface 18d of the magnetic body 18 respectively.
  • the four magnets 16a to 16d are arranged, for example, at equal intervals (90 ° intervals) in the circumferential direction.
  • the four magnets 16a to 16d are arranged so that the N and S polarities are alternately different in the circumferential direction.
  • the magnet 16a has an N pole
  • the magnet 16b has an S pole
  • the magnet 16c has an N pole
  • the magnet 16d has an S pole.
  • a circumferential dimension D1 of each magnet 16 (a tangential dimension at a point on the rotation locus circle R overlapping the center of each magnet 16) is set to a predetermined value.
  • the magnet 16 may be a magnet (such as an electromagnet) that is not a permanent magnet.
  • the magnetic field detector 17 is disposed on the opposite side of the disk 11 from the main substrate 12, specifically, on the opposite side of the magnetic body 18 from the main substrate 12.
  • the magnetic field detection unit 17 includes a magnetic element 35 and a coil 36.
  • the magnetic element 35 is formed in a wire shape, a rod shape, or a long plate shape (in this example, a long plate shape), and the coil 36 is wound around the magnetic element 35.
  • Three magnetic field detectors 17 are provided on the surface of the substrate 31 on the magnetic body 18 side.
  • the three magnetic field detection units 17, that is, the magnetic field detection units 17a, 17b, and 17c are arranged on the surface of the substrate 31 on the magnetic body 18 side so as to be spaced apart from each other in the circumferential direction, for example, at regular intervals (120 ° intervals) in the circumferential direction. Are lined up.
  • the length direction of the magnetic element 35 is parallel to the tangent line at the intersection point where the radial line passing through the midpoint in the length direction and the rotation locus circle R of the magnet 16 intersect (length).
  • the position is determined to be perpendicular to the radial line passing through the midpoint of the direction. Both ends in the length direction of the magnetic element 35 of each of the magnetic field detectors 17a to 17c are positioned so that the distance from the axis AX is equal and overlaps the rotation locus circle R. Each of the magnetic field detectors 17a to 17c detects a magnetic field formed by the magnets 16a to 16d.
  • the arrangement shape of the magnetic field detectors 17a to 17c is not limited to a triangular shape as viewed from the direction of the axis AX, and may be another shape. Further, the number of magnetic field detectors 17 is not limited to three, and may be other numbers. In that case, what is necessary is just to change suitably also about the number, arrangement
  • the magnetic element 35 produces a large Barkhausen effect.
  • the “large Barkhausen effect” is a phenomenon in which the magnetization direction of the magnetic element 35 is rapidly reversed when the intensity of the applied external magnetic field exceeds a certain intensity, and is also referred to as a large Barkhausen jump.
  • the magnetic element 35 is not particularly limited as long as it produces a large Barkhausen effect.
  • a wire-like magnetic element for example, a composite magnetic wire, a Wiegand wire, an amorphous wire, etc.
  • a rod-like magnetic element A plate-like magnetic element or the like can be used.
  • the magnetic element 35 is a composite magnetic wire will be described below.
  • each of the magnetic field detectors 17a to 17c adopting such a composite magnetic wire as the magnetic element 35, when an external magnetic field is applied to the magnetic element 35, thereby changing the magnetization direction of the outer peripheral portion of the magnetic element 35, A pulsed electrical signal is output as a detection signal from the coil 36 wound around the magnetic element 35.
  • the magnetic detection mechanism 30 what corresponds to the external magnetic field applied to the magnetic element 35 is a magnetic field formed by the magnet 16a and the magnet 16b, a magnetic field formed by the magnet 16b and the magnet 16c, and a magnet 16c and a magnet 16d. And a magnetic field formed by the magnet 16d and the magnet 16a.
  • the four magnetic fields are sequentially applied to the magnetic element 35 by rotating the magnetic body 18. Further, these four magnetic fields are not large magnetic fields that can change the magnetization directions of both the central portion and the outer peripheral portion of the magnetic element 35, but can change only the magnetization directions of the outer peripheral portion of the magnetic element 35.
  • the magnetic field is as large as possible. From the positional relationship between the magnetic element 35 and the magnets 16a to 16d, the direction of the magnetic field is switched every time the magnetic field applied to the magnetic element 35 is switched. Therefore, every time the magnetic field is switched, the outer peripheral portion of the magnetic element 35 is changed. As the magnetization direction changes, a detection signal is output from the coil 36 wound around the magnetic element 35.
  • the magnets 16a to 16d are arranged at intervals of 90 °, for example, whereas the magnetic field detectors 17a to 17c are arranged at intervals of 120 °, for example. Therefore, the timing at which detection signals are output from each of the magnetic field detectors 17a to 17c does not overlap while the magnetic body 18 rotates.
  • the multi-rotation amount (rotation speed and rotation direction) of the motor 100 can be detected.
  • the magnetic detection mechanism 30 includes magnetic members 33 and 34 that cover the magnetic field detection unit 17. As shown in FIG. 6, the magnetic members 33 and 34 are provided for the magnetic field detectors 17a to 17c.
  • the magnetic members 33 and 34 are made of, for example, a magnetic material such as iron, and one of the magnetic members 33 covers one side in the length direction of each of the magnetic field detectors 17a to 17c, and the other magnetic member 34 The other side in the length direction of the magnetic field detectors 17a to 17c is covered.
  • FIG. 8 is an enlarged view of one magnetic field detection unit and the like in FIG.
  • the magnetic members 33 and 34 provided in the magnetic field detector 17 a are disposed on the surface of the substrate 31 on the magnetic body 18 side and are fixed to the substrate 31.
  • the magnetic members 33 and 34 are arranged so as not to contact with each other and with the magnetic field detector 17a. Further, the magnetic members 33 and 34 are arranged so as not to contact any of the magnetic members 33 and 34 of the other magnetic field detectors 17b and 17c.
  • the magnetic member 33 includes a flat plate portion 33a and a side plate portion 33b, and is arranged on one side in the length direction of the magnetic field detector 17a (left side in FIG. 8).
  • the flat plate portion 33a extends in parallel with the substrate 31 on the side opposite to the substrate 31 of the magnetic field detection unit 17a, and the magnetic field from the immediate vicinity of the center of the magnetic field detection unit 17a to the length direction one end (left end).
  • the magnetic field detector 17a is covered with an area that exceeds the width direction of the detector 17a.
  • One end of the side plate portion 33b is fixed to the substrate 31, and the flat plate portion 33a is fixed to the substrate 31 via the side plate portion 33b.
  • the side plate part 33b covers the side on the substantially circumferential direction side at one end in the length direction of the magnetic field detection part 17a.
  • the magnetic member 34 is formed in a shape symmetrical to the magnetic member 33 with respect to a radial line passing through the center in the length direction of the magnetic field detector 17a.
  • the magnetic member 34 includes a flat plate portion 34a and a side plate portion 34b, and is disposed on the other side in the length direction of the magnetic field detection portion 17a (right side in the drawing).
  • the side portion 33A of the flat plate portion 33a of the magnetic member 33 and the side portion 34A of the flat plate portion 34a of the magnetic member 34 are close to each other and face each other with a predetermined dimension D2.
  • the dimension D2 of the gap and the dimension D1 of each of the magnets 16a to 16d are set so that D1 is larger than D2.
  • the surface of the magnetic field detection unit 17a facing the magnetic body 18 is substantially covered by the flat plate portion 33a of the magnetic member 33 and the flat plate portion 34a of the magnetic member 34.
  • the magnetic field detection unit 17a includes the flat plate portion 33a and the flat plate portion 34a. It is exposed to the magnetic body 18 only in the region between the opposing side portions 33A and 34A.
  • the magnetic members 33 and 34 of the other magnetic field detectors 17b and 17c have the same configuration as the magnetic members 33 and 34 of the magnetic field detector 17a.
  • the magnetic members 33 and 34 are not limited to the shape described above, and any other magnetic members may be used as long as they cover at least the portion facing the magnet 16 at the end in the length direction of the magnetic field detector 17. It is good also as the shape of this.
  • FIGS. 9, FIG. 11 and FIG. 13 are IX-IX arrow views in FIG. 1, but the illustration of the motor shaft 102, the magnetic body 18 and the like is omitted for convenience of explanation.
  • the basic rotation detection operation of the magnetic detection mechanism 30 will be described with reference to FIGS. 9 and 13.
  • the magnets 16a, 16b, 16c, and 16d rotate clockwise or counterclockwise together with the magnetic body 18 along with the rotation of the motor 100, the magnetic field formed between the magnetic body 18 and the substrate 31 by the magnets 16a to 16d. Rotate. Since the magnetic field detectors 17a, 17b, and 17c are stationary in the rotating magnetic field in this way, the polarity of the magnetic field applied to each of the magnetic field detectors 17a to 17c changes with rotation. As a result, in each of the magnetic field detectors 17a to 17c, the magnetization direction of the outer periphery of the magnetic element 35 changes, and a pulsed detection signal is output from the coil 36. Based on this detection signal, the multi-rotation amount of the motor 100 can be detected.
  • the south pole magnet 16d approaches one end of the magnetic field detector 17a, and the north pole magnet 16a becomes the magnetic field detector 17a.
  • the magnetization direction of the outer peripheral portion of the magnetic element 35 of the magnetic field detector 17a is reversed by the magnetic field from the magnet 16a toward the magnet 16d.
  • the magnetization direction of the magnetic element 35 is the direction from the other end to the one end.
  • a pulse-like detection signal that rises sharply, for example, in the negative direction is output from the coil 36 wound around the magnetic element 35.
  • the N-pole magnet 16c approaches one end of the magnetic field detector 17a
  • the S-pole magnet 16d approaches the other end of the magnetic field detector 17a
  • the magnet 16c Due to the magnetic field directed toward the magnet 16d
  • the magnetization direction of the magnetic element 35 of the magnetic field detection unit 17a changes from one end to the other end, and a pulse-like detection signal that rises sharply in the positive direction is output from the coil 36, for example.
  • the S-pole magnet 16b approaches one end of the magnetic field detector 17a
  • the N-pole magnet 16c approaches the other end of the magnetic field detector 17a
  • the magnet 16c Due to the magnetic field directed toward the magnet 16b, the magnetization direction of the magnetic element 35 of the magnetic field detection unit 17a changes from the other end to the one end, and a pulsed detection signal that rises sharply in the negative direction is output from the coil 36, for example. .
  • the magnetic field detection units 17b and 17c also operate in the same manner as the above magnetic field detection unit 17a.
  • the magnetic members 33 and 34 of the magnetic field detectors 17a to 17c have a function of inducing a magnetic field applied to the magnetic field detectors 17a to 17c by the magnets 16a to 16d to form a predetermined magnetic path.
  • the magnetic body 18 rotates, for example, counterclockwise, the N-pole magnet 16a approaches one end of the magnetic field detector 17a, and the S-pole magnet 16b is the other end of the magnetic field detector 17b.
  • the magnetic member 33 is interposed between the magnet 16a and one end of the magnetic field detector 17a, while between the magnet 16b and the other end of the magnetic field detector 17a.
  • a magnetic member 34 is interposed. Therefore, most of the magnetic flux from the magnet 16a toward the magnet 16b first enters the magnetic member 33 instead of one end of the magnetic field detection unit 17a from the magnet 16a. It advances in the flat plate portion 33a of the magnetic member 33 toward the side.
  • the magnetic flux that has traveled through the flat plate portion 33a of the magnetic member 33 approaches the magnetic member 34, but the magnetic member 34. It does not enter directly, but enters the portion near one end side (left side in FIG. 10) of the intermediate portion of the magnetic field detector 17a.
  • the magnetic flux that has entered the portion closer to one end in the intermediate portion of the magnetic field detection unit 17a travels toward the other end side of the intermediate portion of the magnetic field detection unit 17a, and the other end side of the intermediate portion of the magnetic field detection unit 17a (FIG. 10). (Middle right) Reach the closest part.
  • the magnetic flux that has reached the portion near the other end of the intermediate portion of the magnetic field detector 17a leaves the magnetic field detector 17a and enters the magnetic member 34.
  • the magnetic flux that has entered the magnetic member 34 travels through the flat plate portion 34a of the magnetic member 34 toward the magnet 16b, and reaches the magnet 16b from the magnetic member 34.
  • the magnetic field detection unit 17a is guided to the middle part of the magnetic field detection unit 17a, the flat plate part 33a of the magnetic member 33, the intermediate part of the magnetic field detection unit 17a, and the flat plate part 34a of the magnetic member 34 A magnetic path that proceeds in the order of the magnet 16b is formed.
  • the magnetic flux density of the intermediate part of the magnetic field detection unit 17a is compared with the magnetic flux density of one end and the other end of the magnetic field detection unit 17a. And get higher.
  • a wide area including a portion facing the magnetic body 18 at one end and the other end of the magnetic field detector 17a is covered with the flat plate portions 33a and 33b of the magnetic members 33 and 34, and one of the magnetic field detectors 17a.
  • the end face (left end face) and the other end face (right end face) are covered with the side plate portions 33b and 34b of the magnetic members 33 and 34.
  • a magnetic path of magnetic flux from one end side to the other end side of the magnetic field detection unit 17a is formed as shown by a broken arrow curve in FIG.
  • This magnetic flux is applied not only to the intermediate portion of the magnetic element 35 but also to one end and the other end of the magnetic element 35.
  • most of the magnetic flux from the magnet 16a to the magnet 16b travels along the magnetic path indicated by the solid arrow curve in FIG. 10, so the density of the magnetic flux indicated by the broken arrow curve is the solid arrow curve.
  • the magnetic flux density at the intermediate portion of the magnetic field detector 17a is maintained higher than the magnetic flux density at the one end and the other end.
  • the magnetic flux density of the whole detection part 17a can be increased.
  • the outer peripheral portion of the magnetic element 35 of the magnetic field detection unit 17a is from the direction indicated by the white arrow in FIG. Magnetized in the direction toward the other end. Therefore, when the magnetization direction of the outer peripheral portion of the magnetic element 35 is the direction from the other end portion of the magnetic element 35 to the one end portion, the magnetization direction of the outer peripheral portion of the magnetic element 35 is reversed, For example, a pulse-shaped detection signal that rises sharply in the positive direction is output from the coil 36 wound around the magnetic element 35.
  • the magnetic member 33 on the magnetic field detection unit 17a side and the magnetic member 34 on the magnetic field detection unit 17c side are separated from each other via a gap, so that a large amount of magnetic flux travels through the magnetic member 33.
  • the portion does not enter the magnetic member 34 on the magnetic field detector 17c side.
  • the distance between the magnet 16a and the magnetic member 34 is larger than the distance between the magnet 16a and the magnetic field detection unit 17a as shown in FIG. Therefore, most of the magnetic flux from the magnet 16a to the magnet 16b enters the magnetic member 34 from the magnet 16a, not the intermediate portion of the magnetic field detection unit 17a.
  • the magnetic flux that has entered the magnetic member 34 travels through the magnetic member 34 toward the magnet 16b. Thereby, it can suppress that magnetic flux approachs the magnetic field detection part 17a. Further, as shown in FIG.
  • the magnetic member 34 on the magnetic field detection unit 17a side and the magnetic member 33 on the magnetic field detection unit 17b side are separated from each other via a gap, so that a large amount of magnetic flux travels through the magnetic member 34.
  • the portion does not enter the magnetic member 33 on the magnetic field detector 17b side.
  • the magnetic flux from the magnet 16a toward the magnets 16d and 16b is guided so as to avoid the magnetic members 33 and 34 from entering the magnetic field detection unit 17a. Is done.
  • the magnetization direction of the outer periphery of the magnetic element 35 of the magnetic field detector 17a does not change, and the white arrow indicating the magnetization direction in FIG. 12 is the same as the white arrow indicating the magnetization direction in FIG. Become. Therefore, a pulse-like detection signal is not output from the coil 36 wound around the magnetic element 35.
  • the magnetic body 18 further rotates 45 ° counterclockwise from the state of FIGS. 11 and 12, the S-pole magnet 16 d approaches one end of the magnetic field detector 17 a, and
  • the magnetic field from the magnet 16a toward the magnet 16d is induced by the magnetic members 34 and 33, and the solid line arrow curve and the broken line arrow in FIG.
  • the magnetic path indicated by the curve is traced in the reverse direction. That is, most of the magnetic flux from the magnet 16a toward the magnet 16d proceeds in order from the magnet 16a to the magnetic member 34, the intermediate portion of the magnetic field detection unit 17a, and the magnetic member 33, and reaches the magnet 16d.
  • the magnetic flux density of the intermediate portion of the magnetic field detection unit 17a is equal to one end and the other end of the magnetic field detection unit 17a. It becomes higher than the magnetic flux density of the part.
  • a magnetic path is formed by a relatively small magnetic flux from the other end side to the one end side of the magnetic field detection unit 17a in an inner space around the magnetic field detection unit 17a and covered with the magnetic members 33 and 34. The As a result, the magnetic flux density of the entire magnetic field detector 17a increases while the magnetic flux density at the intermediate portion of the magnetic field detector 17a is maintained higher than the magnetic flux density at one end or the other end of the magnetic field detector 17a.
  • the outer periphery of the magnetic element 35 of the magnetic field detector 17a is magnetized in the direction from the other end of the magnetic element 35 toward one end. Therefore, when the magnetization direction of the outer periphery of the magnetic element 35 is the direction from one end of the magnetic element 35 to the other end, the magnetization direction of the outer periphery of the magnetic element 35 is reversed, For example, a pulse-shaped detection signal that rises sharply in the negative direction is output from the coil 36 wound around the magnetic element 35.
  • the magnetic flux formed by these magnets 16 is increased.
  • the magnetic flux can be induced so as to pass through the intermediate portion rather than the one end and the other end of the magnetic field detector 17a.
  • the magnet 16 approaches the intermediate part of the magnetic field detection part 17a, it can suppress that the magnetic flux formed by this magnet 16 enters into the magnetic field detection part 17a.
  • the magnetic flux density mainly in the intermediate portion of the magnetic element 35 of the magnetic field detector 17a can be increased. it can.
  • the magnetic flux density of the magnetic element 35 of the magnetic field detection unit 17a can be lowered over the whole. Therefore, the magnetic flux density of the magnetic element 35 of the magnetic field detector 17a can be increased only when the magnets 16 having different polarities approach the one end and the other end of the magnetic field detector 17, respectively.
  • the magnetization direction of the magnetic element 35 can be changed only when the magnets 16 having different polarities approach the one end and the other end of the magnetic field detector 17a. That is, it is possible to prevent the magnetization direction of the magnetic element 35 of the magnetic field detection unit 17a from changing during a period in which the magnets 16 having different polarities are not close to the one end and the other end of the magnetic field detection unit 17a, respectively. .
  • the battery-less encoder when the encoder 10 includes the magnetic detection mechanism 30 including the magnetic field detection unit 17 that generates the large Barkhausen effect as illustrated, the battery-less encoder can be realized.
  • the configuration of the magnetic detection mechanism 30 is not limited to this example. If the magnetic detection mechanism can detect a multi-rotation amount (for example, a magnetic detection mechanism including a magnetoresistive element such as an MR element), Embodiments can achieve the same effects. Furthermore, even in an encoder without a magnetic detection mechanism, the axial dimension of the encoder can be shortened, so that this embodiment can achieve the same effect.
  • the opening 12a is formed in the main substrate 12, and the light source 14 and the light receiving element 15 of the sub-substrate 13 emit light to the disk 11 and receive reflected light through the opening 12a.
  • the encoder 10 of the present embodiment includes the disk 11 that rotates together with the motor shaft 102, the main board 12 that is disposed to face the disk 11 and has the opening 12a, and the disk 11 of the main board 12.
  • the sub-substrate 13 is disposed on the surface 12b opposite to the substrate 12 so as to cover at least part of the opening 12a, and is disposed on the surface 13a of the sub-substrate 13 on the disk 11 side in the opening 12a. It has a light source 14 and a light receiving element 15 that is disposed on the surface 13a of the sub-substrate 13 on the disk 11 side in the opening 12a and receives reflected light from the disk 11.
  • the ratio of the optical gap between the light source 14 or the light receiving element 15 of the optical module 21 and the disk 11 is relatively high. Therefore, as in the encoder 10 ′ of the comparative example shown in FIG. 14A, the sub board 13 is arranged on the surface 12c of the main board 12 on the disk 11 side, and the light source 14 and the light receiving light are received on the disk 13 side of the sub board 13 When the element 15 or the like is disposed, the distance L between the main substrate 12 and the disk 11 (the distance between the upper surface of the main substrate 12 and the upper surface of the disk 11) increases, and the axial dimension of the encoder 10 ′ increases. .
  • the sub board 13 is disposed on the surface 12 b opposite to the disk 11 of the main board 12, and the disk 11 side of the sub board 13 is located in the opening 12 a of the main board 12.
  • a light source 14 and a light receiving element 15 are arranged on the surface 13a of the light.
  • the light source 14 and the light receiving element 15 can be arranged inside the opening 12a of the main substrate 12, so that the distance L between the main substrate 12 and the disk 11 can be set as compared with the comparative example without changing the optical gap G. Can be greatly shortened.
  • the axial dimension of the encoder 10 can be shortened without causing an increase in cost or development period.
  • the sub-board 13 is disposed so as to close the opening 12a, and the encoder 10 has a peripheral portion of the opening 12a on the surface 12b opposite to the edge of the sub-board 13 and the disk 11 of the main board 12.
  • the plurality of connecting portions 19 are connected, the following effects are obtained.
  • soldering is performed on the surface 12c on the disk 11 side of the main board 12 where the light source 14 and the light receiving element 15 are exposed.
  • foreign matters such as flux are likely to adhere to the light source 14 and the light receiving element 15. If foreign matter such as flux adheres to the light source 14 or the light receiving element 15, the detection accuracy of the encoder may be affected. For this reason, in order to prevent adhesion of foreign matter, for example, it is preferable to install a cover that covers the light source 14 and the light receiving element 15 when performing soldering.
  • the sub board 13 is arranged so as to block the opening 12a on the surface 12b of the main board 12 opposite to the disk 11, and the edge of the sub board 13 and the peripheral portion of the opening 12a on the surface 12b side. Are connected by a plurality of connecting portions 19.
  • the light source 14 and the light receiving element 15 can be connected on the surface 12b opposite to the surface 12c on the disk 11 side of the main substrate 12 exposed through the opening 12a.
  • the workability of the connecting work is improved, for example, a clearance with other parts can be secured.
  • solder can be used as the connecting portion 19, it is possible to prevent foreign matters such as flux that may be generated from the solder from adhering to the light source 14 and the light receiving element 15, and to prevent the detection accuracy from being lowered. Further, since the parts such as the cover for preventing the adhesion of foreign matters are not necessary, the manufacturing process can be simplified and the cost can be reduced.
  • the encoder 10 is disposed on the opposite side of the disk 11 from the magnet 16 that is supported so as to rotate together with the motor shaft 102 on the opposite side of the disk 11 from the main board 12.
  • the magnetic field detection unit 17 that detects the magnetic field of the magnet 16 is provided, the following effects can be obtained.
  • the multi-rotation amount of the motor 100 can be detected by detecting the magnetic field of the magnet 16 by the magnetic field detector 17. Further, in the encoder 10 that detects the amount of multi-rotation, the detection accuracy may be affected, for example, by an induced electromotive force generated in the electronic circuit of the optical module 21 due to leakage magnetic flux from the motor electromagnetic unit 110 or the magnet 16. .
  • the optical module 21 since the optical module 21 is disposed at a deep position in the opening 12a of the main board 12, the optical module 21 is arranged on the disk 11 of the main board 12 like the encoder 10 ′ of the comparative example shown in FIG. 14A, for example. The influence of the leakage magnetic flux can be reduced as compared with the case where it is arranged so as to protrude to the side.
  • the magnetic field detection unit 17 includes the magnetic element 35 and the coil 36 that generate the large Barkhausen effect, and is arranged so that the length direction is parallel to the tangential direction of the rotation locus circle R of the magnet 16. The following effects can be achieved.
  • the encoder 10 is connected to the motor shaft 102, the disk 11 is fixed to the surface 18 c on the main substrate 12 side, and the magnet 16 is fixed to the surface 18 d on the side opposite to the main substrate 12.
  • the magnetic body 18 is provided, the following effects are obtained.
  • the disk 11 and the magnet 16 can be supported by the magnetic body 18 that is a common support, so that the thickness can be further reduced as compared with the case where the support is individually provided. In addition, the number of parts and cost can be reduced. Furthermore, since the magnetic flux 18 can reduce the leakage magnetic flux leaking from the motor electromagnetic unit 110 and the magnet 16 to the optical module 21 side, the influence of the leakage magnetic flux on the detection accuracy can be further reduced. In addition, by fixing the magnet 16 to the magnetic body 18, the magnetic path of the magnet 16 can be formed and the magnetic field can be concentrated, so that the detection accuracy by the magnetic field detector 17 can be improved.
  • the encoder 10 is disposed on the surface 13a of the sub substrate 13 on the disk 11 side in the opening 12a of the main substrate 12, and the integrated circuit 25 having the light receiving element 15 and a predetermined function on the semiconductor wafer 24.
  • the IC chip 23 is formed, the following effects are obtained.
  • the main board 12 is a double-sided mounting type board on which electronic components are mounted on both sides of the board
  • the sub board 13 is disposed on the surface 12b of the main board 12 opposite to the disk 11, and the main board 12
  • the mounting area of the surface 12b of the main substrate 12 is reduced by adopting a configuration in which light is emitted to and received from the disk 11 through the opening 12a.
  • an IC chip 23 in which a light receiving element 15 and an integrated circuit 25 having a predetermined function are formed on a semiconductor wafer 24 is mounted on a sub-substrate 13 so that, for example, circuit functions such as an operational amplifier and a comparator are optically applied.
  • the module 21 can be provided.
  • the optical module 21 can be provided with a function of an electronic component mounted at a position corresponding to the optical module 21 on the surface 12b of the main board 12, thereby reducing the mounting area of the main board 12. The influence can be reduced.
  • the encoder 10 is disposed on the surface 13 a of the sub-board 13 on the disk 11 side inside the opening 12 a of the main board 12, and electrically connects the sub-board 13 and the light receiving element 15.
  • the bonding wire 28 is provided, the following effects are obtained.
  • a protective member for example, the frame substrate 9 is preferably installed around the bonding wire 28 exposed on the disk 11 side to protect the bonding wire 28.
  • the bonding wire 28 can be accommodated inside the opening 12a of the main substrate 12, the bonding wire 28 can be protected without using the frame substrate 9. Therefore, since the frame substrate 9 is not necessary, the configuration can be simplified and the cost can be reduced.
  • the entire motor can be reduced in the axial direction.
  • Motor encoder 11 Disc 12 Main board (an example of the first board) 12a Opening 12b Surface 13 Sub-substrate (an example of a second substrate) 13a surface 14 light source 15 light receiving element 16 magnet 17 magnetic field detection unit 18 magnetic body 18c surface 18d surface 19 connecting unit 24 semiconductor wafer 23 IC chip 25 integrated circuit 28 bonding wire 35 magnetic element 36 coil 100 motor 102 motor shaft 110 motor electromagnetic unit R Rotation locus circle

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Abstract

【課題】モータ用エンコーダの軸方向寸法を短縮する。 【解決手段】モータ用エンコーダ１０は、モータシャフト１０２と共に回転するディスク１１と、ディスク１１に対向して配置され、開口１２ａが形成されたメイン基板１２と、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂに開口１２ａの少なくとも一部を覆うように配置されたサブ基板１３と、開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１に光を出射する光源１４と、開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１からの反射光を受光する受光素子１５とを有する。

Description

モータ用エンコーダ及びモータ
　開示の実施形態は、モータ用エンコーダ及びモータに関する。
　特許文献１には、モータ本体と、多回転検出部及び回転位置検出部を備えたエンコーダとを有するモータが記載されている。
国際公開第２０１３／０９４０４２号（図１１）
　モータ用エンコーダにおいて軸方向寸法の短縮を図る場合には、装置構成のさらなる最適化が要望される。
　本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであり、軸方向寸法を短縮することが可能なモータ用エンコーダ及びモータを提供することを目的とする。
　上記課題を解決するため、本発明の一の観点によれば、モータシャフトと共に回転するディスクと、前記ディスクに対向して配置され、開口が形成された第１基板と、前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面に前記開口の少なくとも一部を覆うように配置された第２基板と、前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記ディスクに光を出射する光源と、前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記ディスクからの反射光を受光する受光素子と、を有するモータ用エンコーダが適用される。
　また、本発明の他の観点によれば、モータシャフトと、前記モータシャフトを回転するモータ電磁部と、上記モータ用エンコーダと、を有するモータが適用される。
　また、本発明のさらに他の観点によれば、モータシャフトと共に回転するディスクと、前記ディスクに対向して配置された第１基板と、前記ディスクに光を出射する光源及び前記ディスクからの反射光を受光する受光素子を備えた第２基板と、前記第２基板を前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面に配置する手段と、を有するモータ用エンコーダが適用される。
　本発明によれば、モータ用エンコーダ等の軸方向寸法を短縮することができる。
実施形態に係るモータ用エンコーダを備えたモータの構成の一例を表す軸方向断面図である。 光学モジュールの構成の一例を表す図１のＩＩ－ＩＩ矢視図である。 サブ基板の端子部とメイン基板の端子部の構造の一例を表す説明図である。 サブ基板とメイン基板の開口近傍の構成の一例を表す説明図である。 磁性体における磁石の配置の一例を表す図１のＶ－Ｖ矢視図である。 磁性部材の構成の一例を表す図１のＶＩ－ＶＩ矢視図である。 磁界検出部の構成の一例を表す、図６から磁性部材を取り除いた状態の説明図である。 磁性部材の構成の一例を表す、図６中の１つの磁界検出部等を拡大した説明図である。 磁気検出機構の回転検出動作の一例を表す説明図である。 磁気検出機構における磁路の経路の一例を表す説明図である。 磁気検出機構の回転検出動作の一例を表す説明図である。 磁気検出機構における磁路の経路の一例を表す説明図である。 磁気検出機構の回転検出動作の一例を表す説明図である。 比較例のモータ用エンコーダにおけるメイン基板とディスク間の距離を表す説明図である。 実施形態のモータ用エンコーダにおけるメイン基板とディスク間の距離を表す説明図である。
　以下、一実施の形態について図面を参照しつつ説明する。
　＜１．モータの全体構成＞
　まず、図１を参照しつつ、本実施形態に係るモータ１００の全体構成の一例について説明する。
　図１に示すように、モータ１００は、モータシャフト１０２と、モータ電磁部１１０と、モータ用エンコーダ１０（以下「エンコーダ１０」という。）とを有する。
　モータ電磁部１１０は、モータシャフト１０２をその軸心ＡＸ周りに回転させることで、回転力を出力する。なお、本明細書中では、モータ電磁部１１０の回転力出力側を「負荷側」といい、その反対側を「反負荷側」ということにする。
　ここで、モータ１００の構造の説明の便宜上、以下では、上下等の方向を次のように定めて適宜使用する。すなわち、図１において、反負荷側方向、つまりＺ軸正の方向を「上」と定め、逆の負荷側方向、つまりＺ軸負の方向を「下」と定める。但し、上下等の方向は、モータ１００の設置態様により変動するものであり、モータ１００の各構成の位置関係を限定するものではない。
　モータ電磁部１１０の構成は、モータシャフト１０２を回転させることが可能な構成であれば特に限定されるものではないが、例えば次のように構成される。すなわち、モータ電磁部１１０は、固定子１０３と、回転子１０４とを有する。回転子１０４は、固定子１０３の内周側に配置される。回転子１０４は、モータシャフト１０２と同一軸心となるように、モータシャフト１０２の外周に固定されている。モータシャフト１０２は、ブラケット１０５，１０６に外輪が嵌合された軸受１０７，１０８により回転可能に支持される。固定子１０３は、フレーム１０１の内周に固定され、回転子１０４の外周と径方向に磁気的空隙を介して対向するように配置される。
　上記構成のモータ電磁部１１０は、回転子１０４が固定子１０３に対し軸心ＡＸ周りに回転することで、モータシャフト１０２を軸心ＡＸ周りに回転させることが可能である。
　なお、上記で説明したモータ電磁部１１０の構成は、あくまで一例であり、上記以外の構成であってもよい。例えば、モータ電磁部１１０は、固定子の内周側に回転子を配置したいわゆる「インナーロータ型」として構成される場合に限定されるものではなく、固定子の外周側に回転子を配置したいわゆる「アウターロータ型」として構成されてもよい。
　＜２．エンコーダ＞
　次に、図１～図１３を参照しつつ、本実施形態に係るエンコーダ１０の構成の一例について説明する。図１に示すように、エンコーダ１０は、モータ電磁部１１０の例えば上側に隣接して配置されている。エンコーダ１０は、ブラケット１０５に隣接して設けられた例えば有蓋円筒状のハウジング２によって覆われる。ハウジング２は、ブラケット１０５の上面に例えばボルト等により固定される。このエンコーダ１０は、光学検出機構２０と磁気検出機構３０とを備える。
　　（２－１．光学検出機構）
　図１～図４を参照しつつ、光学検出機構２０の構成の一例について説明する。図１に示すように、光学検出機構２０は、ディスク１１、メイン基板１２（第１基板の一例）、サブ基板１３（第２基板の一例）、光源１４及び受光素子１５等を有する。
　図１に示すように、ディスク１１は、モータシャフト１０２と共に回転するように構成されている。すなわち、ディスク１１は、モータシャフト１０２に連結された磁性体１８のメイン基板１２側の表面１８ｃにモータシャフト１０２の軸心ＡＸと略同心となるように固定される。
　ディスク１１は、例えばガラスや透明樹脂等の光を透過する材質により形成される。そして、ディスク１１の上面に光を反射する材質（例えばアルミニウム等）を蒸着等により配置することで、反射スリットが形成される。
　なお、ディスク１１の材質や製造方法等は、特に限定されるものではない。例えば、ディスク１１を金属等の光を反射する材質により形成することも可能である。この場合、ディスク１１の上面の光を反射させない部分に反射率の低い材質（例えば酸化クロム等）を塗布等により配置することで、該材質が配置されない部分に反射スリットが形成される。なお、光を反射させない部分をスパッタリング等により粗面として反射率を低下させることで、反射スリットが形成されてもよい。
　磁性体１８は、例えば円環状であり、メイン基板１２とは反対側の表面１８ｄの径方向略中央部に環状のつば部１８ａを有する。磁性体１８は、つば部１８ａの内側の凹部１８ｂがモータシャフト１０２の反負荷側端部に嵌合されることにより、モータシャフト１０２に連結されている。モータシャフト１０２は、磁気検出機構３０を貫通して上方に延設されている。
　ディスク１１のメイン基板１２側の表面には、円周方向に沿って複数の反射スリット（図示せず）が配列されたトラック（図示せず）が複数本形成されている。各反射スリットは、光源１４から出射された光を反射する。トラックにおける反射スリットの配列パターンとしては、例えば、反射スリットが所定のピッチで規則的に繰り返される「インクリメンタルパターン」や、反射スリットの位置や割合等がディスク１１の１回転内で一義に定まる「シリアルアブソリュートパターン」等が挙げられるが、特に限定されるものではない。
　メイン基板１２は、図示しない支持部材によってハウジング２に支持され、ディスク１１の上方に対向するように配置される。メイン基板１２には、モータシャフト１０２の軸心ＡＸから偏倚した位置に、上下方向に貫通した開口１２ａ（切り欠きでもよい）が形成されている。なお、メイン基板１２上の一部の電子機器は、磁界検出部１７の基板３１上の一部の電子機器と例えばケーブルにより接続されている。
　サブ基板１３は、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂに開口１２ａを塞ぐように配置される。このとき、サブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置された光源１４、複数の受光素子１５等が開口１２ａの内部に収容される。なお、この例では、サブ基板１３は開口１２ａの全体を塞いでいるが、開口１２ａの一部を覆うように配置されてもよい。
　メイン基板１２とサブ基板１３とは、複数の連結部１９により連結される。複数の連結部１９は、サブ基板１３の縁部と、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂにおける開口１２ａの周囲部分とを連結する。連結部１９としては、例えばハンダを使用することができる。図２に示す例では、サブ基板１３のディスク回転方向（図２中左右方向）における両側及びディスク半径方向（図２中上下方向）における内周側の縁部には、複数の端子部２６が設けられている。図３に示すように、各端子部２６は半円筒状の凹部２６ａを有する。他方、図３に示すように、メイン基板１２の表面１２ｂには、開口１２ａの周囲の上記端子部２６に対応する位置に、端子部２７が例えば薄膜状に形成されている。サブ基板１３は、メイン基板１２の表面１２ｂ上に端子部２６が端子部２７に重なるように載置される。そして、その状態で端子部２６の凹部２６ａ近傍においてハンダが溶融され、溶融したハンダが凹部２６ａにより端子部２７上に導かれる。このようにして、連結部１９が形成され、端子部２６と端子部２７とが機械的及び電気的に連結される。
　なお、上述の端子部２６，２７及び連結部１９の構成は一例であり、この構成に限定するものではない。例えば、サブ基板１３の縁部からアーム状の金属端子を外側に突出させ、当該金属端子とメイン基板１２の端子部２７とをハンダ付けにより接合してもよいし、サブ基板１３とメイン基板１２との端子部同士をリード線等を用いてハンダ付けにより接続してもよい。また、例えばサブ基板１３の表面に複数の端子部を形成しておき、メイン基板１２の端子部２７に形成した半田バンプによりサブ基板１３側の端子部と直接接続するフリップチップ接合方式としてもよい。さらに、ハンダ付けを行わず、例えばコネクタ等を用いてサブ基板１３の端子部とメイン基板１２の端子部とを接続する構成としてもよい。
　光源１４は、メイン基板１２の開口１２ａの内側において、サブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１に光を出射する。受光素子１５は、開口１２ａの内側においてサブ基板１３の表面１３ａに複数配置され、ディスク１１からの反射光を受光する。複数の受光素子１５は、光源１４の周囲においてディスク回転方向に沿って配列された複数本の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２を構成する。サブ基板１３、光源１４及び複数の受光素子１５等は、光学モジュール２１としてモジュール化されている。
　図２に示す例では、光学モジュール２１は、サブ基板１３上に、光源１４と、ディスク１１の複数のトラックに対応した複数の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２と、光量調整用の２つの調整用受光素子ＰＤとを有する。
　光源１４には、例えば、ＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ　Ｅｍｉｔｔｉｎｇ　Ｄｉｏｄｅ）が使用可能である。光源１４は、特に光学レンズ等が配置されない点光源として構成され、発光部から拡散光を出射する。このように点光源を使用することにより、光源１４は、対向した位置を通過するディスク１１の複数のトラックにほぼ均等に光を照射することが可能である。また、光学素子による集光・拡散を行わないため、光学素子による誤差等が生じにくく、照射領域への出射光の直進性を高める事が可能である。
　複数の受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２は、光源１４の周囲に配置される。具体的には、受光アレイＰＩ１及びＰＩ２は、光源１４を間に挟んだディスク半径方向内側及び外側に配置され、受光アレイＰＡ１及びＰＡ２は、受光アレイＰＩ１及びＰＩ２を間に挟んだディスク半径方向内側及び外側に配置されている。これら受光アレイＰＡ１，ＰＡ２，ＰＩ１，ＰＩ２は、複数の受光素子１５をディスク回転方向に沿って所定のピッチでアレイ状に並べて構成される。
　受光アレイＰＩ１，ＰＩ２は、それぞれディスク１１の対応するインクリメンタルパターンの反射スリットで反射された光を受光素子１５で受光し、インクリメンタル信号を出力する。この例では、ピッチの小さい反射スリットに対応する受光アレイＰＩ２で生成されるインクリメンタル信号は、ピッチの大きい反射スリットに対応する受光アレイＰＩ１のインクリメンタル信号に比べて高分解能である。受光アレイＰＡ１，ＰＡ２は、それぞれディスク１１の対応するアブソリュートパターンの反射スリットで反射された光を受光素子１５で受光し、アブソリュート信号を出力する。
　調整用受光素子ＰＤは、ディスク回転方向において受光アレイＰＩ１の両側に配置され、受光アレイＰＩ１に対応したインクリメントパターンのスリットトラックで反射した光を受光する。２つの調整用受光素子ＰＤは、調整用受光素子ＰＤの信号を用いて受光量の調整が可能なように、受光量が略一定となるように形成されている。
　また、図２及び図４に示すように、メイン基板１２の開口１２ａの内側においてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａには、サブ基板１３と受光素子１５等を電気的に接続する複数のボンディングワイヤ２８が配置されている。複数のボンディングワイヤ２８は、開口１２ａの内部に収容される。
　また、メイン基板１２の開口１２ａの内側においてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａには、ＩＣチップ２３が配置されている。上記受光素子１５や調整用受光素子ＰＤは、ＩＣチップ２３の半導体ウェハ２４上に形成されている。また、ＩＣチップ２３の半導体ウェハ２４上には、上記受光素子１５や調整用受光素子ＰＤ等の他、例えばオペアンプやコンパレータ等の所定の機能を備えた集積回路２５が形成されている。集積回路２５は、半導体ウェハ２４上の空いた領域、この例では受光アレイＰＡ１の両側に形成されている。
　エンコーダ１０が備える位置データ生成部（図示せず）は、モータ電磁部１１０（モータシャフト１０２）の絶対位置を測定するタイミングにおいて、光学モジュール２１から、絶対位置を表すビットパターンをそれぞれ備えた２つのアブソリュート信号と、高インクリメンタル信号及び低インクリメンタル信号とを取得する。そして、位置データ生成部は、取得した信号に基づいて、これらの信号が表すモータ電磁部１１０の絶対位置を算出し、算出した絶対位置を表す位置データを生成する。
　なお、上記光学検出機構２０の構成は、あくまで一例であり、上記以外の構成であってもよい。例えば、ディスク１１は、磁性体１８を介してモータシャフト１０２に連結されていたが、磁性体１８を介さずにモータシャフト１０２に直接連結されてもよい。また、光学検出機構２０は、モータ電磁部１１０の上側に隣接して配置されていたが、モータ電磁部１１０の上側に例えば電磁ブレーキ等の他の構成を配置し、モータ電磁部１１０の上側に当該他の構成を介して配置されてもよい。また、アブソリュート信号を出力する受光アレイＰＡ１，ＰＡ２をいずれか一方の受光アレイのみとしてもよいし、インクリメンタル信号を出力する受光アレイを単一の分解能としてもよい。
　　（２－２．磁気検出機構）
　次に、図１、図５～図１３を参照しつつ、磁気検出機構３０の構成の一例について説明する。図１に示すように、磁気検出機構３０は、磁石１６、磁界検出部１７及び基板３１等を有する。
　　　（２－２－１．基板、磁石）
　基板３１は、円環状に形成されており、ハウジング２の下端部に固定されている。基板３１は、径方向中央部にモータシャフト１０２が非接触に貫通する穴部３１ａを有する。
　磁石１６は、ディスク１１のメイン基板１２とは反対側においてモータシャフト１０２と共に回転するように支持される。詳細には、図５に示すように、磁石１６は、磁性体１８のメイン基板１２とは反対側の表面１８ｄに４つ固定されている。
　４つの磁石１６、すなわち磁石１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄは例えば板状の永久磁石である。４つの磁石１６ａ～１６ｄは、磁性体１８の表面１８ｄの外周部寄りの位置に周方向にそれぞれ離間して配置される。ここでは、４つの磁石１６ａ～１６ｄは、例えば周方向に等間隔（９０°間隔）に並べられている。４つの磁石１６ａ～１６ｄは、周方向にＮ・Ｓの極性が交互に異なるように配置される。例えば、磁石１６ａがＮ極、磁石１６ｂがＳ極、磁石１６ｃがＮ極、磁石１６ｄがＳ極である。これらの磁石１６ａ～１６ｄは、磁性体１８と基板３１との間の領域に磁界を形成する。
　なお、図５中の二点鎖線Ｒは、磁性体１８が軸心ＡＸの周りに回転したときの、４つの磁石１６（磁石１６ａ～１６ｄ）の回転軌跡円を表す。各磁石１６の周方向の寸法Ｄ１（各磁石１６の中心と重なる回転軌跡円Ｒ上の点における接線方向の寸法）は、所定の値に設定されている。
　なお、磁石１６の個数は４に限定されるものではなく、他の個数としてもよい。その場合には、磁界検出部１７及び磁性部材３３，３４の個数や配置等についても適宜変更すればよい。また、磁石１６を永久磁石でない磁石（電磁石等）としてもよい。
　　　（２－２－２．磁界検出部）
　磁界検出部１７は、ディスク１１のメイン基板１２とは反対側、詳細には、磁性体１８のメイン基板１２とは反対側に配置される。
　図６及び図７に示すように、磁界検出部１７は、磁性素子３５及びコイル３６を有する。磁性素子３５はワイヤ状、棒状又は長板状（この例では長板状）に形成されており、コイル３６は磁性素子３５の周囲に巻回されている。
　磁界検出部１７は、基板３１の磁性体１８側の表面に３つ設けられている。３つの磁界検出部１７、すなわち磁界検出部１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、基板３１の磁性体１８側の表面に周方向にそれぞれ離間して配置され、例えば周方向に等間隔（１２０°間隔）に並べられている。各磁界検出部１７ａ～１７ｃは、磁性素子３５の長さ方向が、その長さ方向の中点を通る半径方向の線と磁石１６の回転軌跡円Ｒとが交わる交点における接線と平行（長さ方向の中点を通る半径方向の線に対し直角）となるように位置が定められている。各磁界検出部１７ａ～１７ｃの磁性素子３５の長さ方向の両端は、軸心ＡＸからの距離が等距離で、かつ上記回転軌跡円Ｒと重なるように位置される。各磁界検出部１７ａ～１７ｃは、磁石１６ａ～１６ｄにより形成された磁界を検出する。
　なお、磁界検出部１７ａ～１７ｃの配置形状は、軸心ＡＸ方向から見て三角形状に限定されるものではなく、他の形状であってもよい。また、磁界検出部１７の数は、３つに限定されるものではなく、他の個数としてもよい。その場合には、磁石１６の個数や配置等についても適宜変更すればよい。
　磁性素子３５は、大バルクハウゼン効果を生じる。ここで、「大バルクハウゼン効果」とは、磁性素子３５の磁化方向が、付与される外部磁界の強度がある強度を超えた時点で急激に反転する現象であり、大バルクハウゼンジャンプとも呼ばれる。
　磁性素子３５としては、大バルクハウゼン効果が生じる磁性素子であれば特に限定されるものではなく、例えばワイヤ状の磁性素子（例えば複合磁気ワイヤ、ウィーガントワイヤ、アモルファスワイヤ等）、棒状の磁性素子、板状の磁性素子等が使用可能である。但し、説明の便宜上、以下では、磁性素子３５が複合磁気ワイヤである場合について説明する。
　このような複合磁気ワイヤを磁性素子３５として採用している各磁界検出部１７ａ～１７ｃにおいて、磁性素子３５に外部磁界が付与され、これにより磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化すると、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６からパルス状の電気信号が検出信号として出力される。磁気検出機構３０において、磁性素子３５に付与される外部磁界に相当するものは、磁石１６ａと磁石１６ｂとにより形成される磁界、磁石１６ｂと磁石１６ｃとにより形成される磁界、磁石１６ｃと磁石１６ｄとにより形成される磁界、及び磁石１６ｄと磁石１６ａとにより形成される磁界である。いずれか１つの磁性素子３５に着目すると、磁性体１８が回転することにより、これら４つの磁界が当該磁性素子３５に順次付与される。また、これら４つの磁界は、磁性素子３５の中心部及び外周部の双方の磁化方向を変化させることができるような大きな磁界ではなく、磁性素子３５の外周部の磁化方向のみを変化させることができる程度の大きさの磁界である。当該磁性素子３５と磁石１６ａ～１６ｄとの位置関係から、当該磁性素子３５に付与される磁界が切り替わるごとに磁界の方向が切り替わるので、当該磁界が切り替わるごとに、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化し、これに伴い当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から検出信号が出力される。
　また、磁気検出機構３０において、磁石１６ａ～１６ｄは例えば９０°間隔で配置されているのに対し、磁界検出部１７ａ～１７ｃは例えば１２０°間隔で配置されている。したがって、磁性体１８が回転する間に、磁界検出部１７ａ～１７ｃの各々から検出信号が出力されるタイミングが重なり合うことがない。磁界検出部１７ａ～１７ｃからそれぞれ異なるタイミングで出力される検出信号を用いて所定の処理を行うことにより、モータ１００の多回転量（回転数及び回転方向）を検出することができる。
　　　（２－２－３．磁性部材）
　図１に示すように、磁気検出機構３０は、磁界検出部１７を覆う磁性部材３３，３４を備える。図６に示すように、磁性部材３３，３４は、各磁界検出部１７ａ～１７ｃに対し設けられている。磁性部材３３，３４は、例えば鉄等の磁性材料により形成され、このうち一方の磁性部材３３は、各磁界検出部１７ａ～１７ｃの長さ方向一方側を覆い、他方の磁性部材３４は、各磁界検出部１７ａ～１７ｃの長さ方向他方側を覆う。
　図８は、図６中の１つの磁界検出部等を拡大して表す図である。図８に示すように、磁界検出部１７ａに設けられた磁性部材３３，３４は、基板３１の磁性体１８側の表面に配置され、基板３１に固定されている。磁性部材３３，３４は、互いに接触せず、且つ、磁界検出部１７ａとも接触しないように配置される。また、磁性部材３３，３４は、他の磁界検出部１７ｂ，１７ｃの磁性部材３３，３４のいずれとも接触しないように配置される。
　磁性部材３３は、平板部３３ａと側板部３３ｂとを備え、磁界検出部１７ａの長さ方向一方側（図８中左側）に配置される。平板部３３ａは、磁界検出部１７ａの基板３１とは反対側において基板３１と平行に広がり、磁界検出部１７ａの長さ方向中央直近から長さ方向一方端（左方端）を超えるまでの磁界検出部１７ａの幅方向を超える領域で、磁界検出部１７ａを覆っている。側板部３３ｂは一端部が基板３１に固定され、平板部３３ａは側板部３３ｂを介して基板３１に固定されている。側板部３３ｂは、磁界検出部１７ａの長さ方向一方端の略周方向側の側方を覆う。
　磁性部材３４は、磁界検出部１７ａの長さ方向中央を通る径方向の線に対し、磁性部材３３と線対称の形状に形成されている。磁性部材３４は、平板部３４ａと側板部３４ｂとを備え、磁界検出部１７ａの長さ方向他方側（図中右側）に配置される。
　磁性部材３３の平板部３３ａの辺部３３Ａと磁性部材３４の平板部３４ａの辺部３４Ａは近接し、所定の寸法Ｄ２の間隙で対向する。この間隙の寸法Ｄ２と各磁石１６ａ～１６ｄの寸法Ｄ１とは、Ｄ１がＤ２よりも大きくなるように設定されている。磁界検出部１７ａの磁性体１８に臨む側の面は、磁性部材３３の平板部３３ａと磁性部材３４の平板部３４ａとによってほぼ覆われ、磁界検出部１７ａは、平板部３３ａ及び平板部３４ａの対向する辺部３３Ａ，３４Ａ間の領域でのみ磁性体１８側に露出している。
　他の磁界検出部１７ｂ，１７ｃの磁性部材３３，３４についても、磁界検出部１７ａの磁性部材３３，３４と同様の構成である。
　なお、磁性部材３３，３４は、上記で説明した形状等に限定されるものではなく、磁界検出部１７の長さ方向端部の少なくとも磁石１６に対向する部分を覆う磁性部材であれば、他の形状等としてもよい。
　　　（２－２－４．磁気検出機構の回転検出動作）
　図９～図１３を用いて、磁気検出機構３０の回転検出動作を説明する。なお、図９、図１１及び図１３は、図１中のＩＸ－ＩＸ矢視図であるが、説明の便宜上、モータシャフト１０２及び磁性体１８等の図示を省略している。
　まず、図９及び図１３により、磁気検出機構３０の基本的な回転検出動作について説明する。モータ１００の回転に伴い、磁性体１８と共に磁石１６ａ，１６ｂ，１６ｃ，１６ｄが時計回り又は反時計回りに回転すると、磁石１６ａ～１６ｄによって磁性体１８と基板３１との間に形成された磁界が回転する。磁界検出部１７ａ，１７ｂ，１７ｃは、このように回転する磁界の中で静止しているので、各磁界検出部１７ａ～１７ｃに付与される磁界の極性が回転に伴って変化する。これにより、各磁界検出部１７ａ～１７ｃにおいて、磁性素子３５の外周部の磁化方向が変化し、コイル３６からパルス状の検出信号が出力される。この検出信号に基づいてモータ１００の多回転量を検出することができる。
　ここで、磁界検出部１７ａに着目し、この動作を具体的に説明する。例えば磁界検出部１７ａの磁性素子３５がその他端部から一端部に向いた方向に磁化された状態であるときに、基板３１が反時計回りに回転したとする。これにより、図９に示すように、Ｎ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＳ極の磁石１６ｂが磁界検出部１７ａの他端部に接近すると、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁界により、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転する。この結果、当該磁性素子３５の磁化方向がその一端部から他端部に向いた方向となる。そして、当該磁性素子３５の磁化方向の反転により、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。
　引き続き、磁性体１８の反時計回りの回転が継続し、図１３に示すように、Ｓ極の磁石１６ｄが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＮ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの他端部に接近すると、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁界により、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転する。この結果、当該磁性素子３５の磁化方向がその他端部から一端部に向いた方向となる。そして、当該磁性素子３５の磁化方向の反転により、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。
　引き続き、磁性体１８が回転を続け、Ｎ極の磁石１６ｃが磁界検出部１７ａの一端側に接近し、かつＳ極の磁石１６ｄが磁界検出部１７ａの他端部に接近したときには、磁石１６ｃから磁石１６ｄに向かう磁界により、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁化方向がその一端部から他端部に向いた方向となり、コイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。
　さらに、磁性体１８が回転を続け、Ｓ極の磁石１６ｂが磁界検出部１７ａの一端側に接近し、かつＮ極の磁石１６ｃが磁界検出部１７ａの他端部に接近したときには、磁石１６ｃから磁石１６ｂに向かう磁界により、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁化方向がその他端部から一端部に向いた方向となり、コイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がるパルス状の検出信号が出力される。
　磁界検出部１７ｂ，１７ｃも、以上の磁界検出部１７ａと同様に動作する。
　　　（２－２－５．磁性部材による磁界誘導機能）
　次に、図９～図１３を参照しながら、磁性部材３３，３４による磁界誘導機能について説明する。各磁界検出部１７ａ～１７ｃの磁性部材３３，３４は、磁石１６ａ～１６ｄにより各磁界検出部１７ａ～１７ｃに付与される磁界を誘導し、所定の磁路を形成する機能を有する。
　図９に示すように、磁性体１８が例えば反時計回りに回転し、Ｎ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＳ極の磁石１６ｂが磁界検出部１７ｂの他端部に接近したとする。このとき、図１０に示すように、磁石１６ａと磁界検出部１７ａの一端部との間には磁性部材３３が介在し、一方、磁石１６ｂと磁界検出部１７ａの他端部との間には磁性部材３４が介在する。したがって、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁束の大部分は、まず、磁石１６ａから、磁界検出部１７ａの一端部ではなく、磁性部材３３に進入し、磁性部材３３に進入した磁束は、磁性部材３４側に向かって磁性部材３３の平板部３３ａ中を進行する。磁界検出部１７ａの長さ方向中間部において磁性部材３３と磁性部材３４とは互いに離れているので、磁性部材３３の平板部３３ａ中を進行した磁束は、磁性部材３４に接近するものの磁性部材３４へは直接進入せず、磁界検出部１７ａの中間部の一端側（図１０中左側）寄りの部分に進入する。磁界検出部１７ａの中間部において一端側寄りの部分に進入した磁束は、磁界検出部１７ａの中間部を他端側へ向かって進行し、磁界検出部１７ａの中間部の他端側（図１０中右側）寄りの部分に到達する。磁界検出部１７ａの中間部の他端側寄りの部分に到達した磁束は、磁界検出部１７ａから離脱して磁性部材３４に進入する。磁性部材３４に進入した磁束は、磁石１６ｂに向かって磁性部材３４の平板部３４ａ中を進行し、磁性部材３４から磁石１６ｂに到達する。
　このように、磁石１６ａが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつ磁石１６ｂが磁界検出部１７ｂの他端部に接近したときには、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁界が磁性部材３４，３４により磁界検出部１７ａの中間部に誘導され、図１０中、実線の矢印曲線で示すように、磁石１６ａから磁性部材３３の平板部３３ａ、磁界検出部１７ａの中間部、磁性部材３４の平板部３４ａ、磁石１６ｂの順に進む磁路が形成される。この結果、当該磁界の大部分が磁界検出部１７ａの中間部に付与されるので、磁界検出部１７ａの中間部の磁束密度が、磁界検出部１７ａの一端部及び他端部の磁束密度と比較して高くなる。
　また、磁界検出部１７ａの一端部及び他端部において磁性体１８に臨む部分を含む広い領域が磁性部材３３，３４の平板部３３ａ，３３ｂにより覆われており、さらに、磁界検出部１７ａの一方端面（左方端面）及び他方端面（右方端面）が磁性部材３３，３４の側板部３３ｂ，３４ｂにより覆われている。これにより、Ｎ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＳ極の磁石１６ｂが磁界検出部１７ａの他端部に接近した場合、磁界検出部１７ａの周囲であって磁性部材３３，３４により覆われた内側の空間に、図１０中、破線の矢印曲線で示すように、磁界検出部１７ａの一端側から他端側に向かう磁束の磁路が形成される。この磁束は、磁性素子３５の中間部だけでなく、磁性素子３５の一端部及び他端部にも付与される。この場合、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁束のうち、その大部分は図１０中の実線の矢印曲線で示す磁路を進行するので、破線の矢印曲線で示す磁束の密度は、実線の矢印曲線で示す磁束の密度よりも小さい。したがって、破線の矢印曲線で示した磁束の磁界検出部１７ａへの付与によって、磁界検出部１７ａの中間部の磁束密度を一端部及び他端部の磁束密度よりも高い状態を保持したまま、磁界検出部１７ａ全体の磁束密度を増加することができる。
　以上のような磁束が磁界検出部１７ａに付与されることにより、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部は、図１０中の白抜きの矢印が示す方向、すなわち磁性素子３５の一端部から他端部に向かう方向に磁化される。したがって、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が当該磁性素子３５の他端部から一端部に向いた方向であった場合には、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転し、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば正の方向に鋭く立ち上がったパルス状の検出信号が出力される。
　続いて、図１１に示すように、磁性体１８が図９及び図１０の状態から反時計回りにさらに４５°回転し、Ｎ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、図１２に示すように、磁石１６ａと磁界検出部１７ａとの間の距離よりも、磁石１６ａと磁性部材３３との間の距離の方が短いので、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁束の大部分は、磁石１６ａから、磁界検出部１７ａの中間部ではなく、磁性部材３３に進入する。磁性部材３３に進入した磁束は、磁石１６ｄ側に向かって磁性部材３３中を進行する。これにより、磁束が磁界検出部１７ａに進入することを抑制することができる。また、図１１に示すように、磁界検出部１７ａ側の磁性部材３３と磁界検出部１７ｃ側の磁性部材３４とは間隙を介して互いに離間しているので、磁性部材３３を進行した磁束の大部分は磁界検出部１７ｃ側の磁性部材３４へ進入しない。
　また、磁石１６ａが磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、図１２に示すように、磁石１６ａと磁界検出部１７ａとの間の距離よりも、磁石１６ａと磁性部材３４との間の距離の方が短いので、磁石１６ａから磁石１６ｂに向かう磁束の大部分は、磁石１６ａから、磁界検出部１７ａの中間部ではなく、磁性部材３４に進入する。磁性部材３４に進入した磁束は、磁石１６ｂ側に向かって磁性部材３４中を進行する。これにより、磁束が磁界検出部１７ａに進入することを抑制することができる。また、図１１に示すように、磁界検出部１７ａ側の磁性部材３４と磁界検出部１７ｂ側の磁性部材３３とは間隙を介して互いに離間しているので、磁性部材３４を進行した磁束の大部分は磁界検出部１７ｂ側の磁性部材３３へ進入しない。
　このように、磁石１６ａが磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、磁石１６ａから磁石１６ｄ，１６ｂに向かう磁束が、磁性部材３３，３４により磁界検出部１７ａに進入するのを避けるように誘導される。この結果、当該磁界における磁束の大部分は磁界検出部１７ａには進入しない。したがって、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部の磁化方向は変化せず、図１２中の磁化方向を示す白抜きの矢印は、図１０中の磁化方向を示す白抜きの矢印と同じになる。よって、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６からパルス状の検出信号が出力されることはない。
　続いて、図１３に示すように、磁性体１８が図１１及び図１２の状態から反時計回りにさらに４５°回転し、Ｓ極の磁石１６ｄが磁界検出部１７ａの一端部に接近し、かつＮ極の磁石１６ａが磁界検出部１７ａの他端部に接近したときには、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁界は、磁性部材３４，３３により誘導され、図１０中の実線の矢印曲線及び破線の矢印曲線で示す磁路の経路を逆方向に辿る。すなわち、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁束の大部分は、磁石１６ａから、磁性部材３４、磁界検出部１７ａの中間部、磁性部材３３の順に進行し、磁石１６ｄに到達する。この結果、磁石１６ａから磁石１６ｄに向かう磁束の大部分が磁界検出部１７ａの中間部に付与されるので、磁界検出部１７ａの中間部の磁束密度が、磁界検出部１７ａの一端部及び他端部の磁束密度と比較して高くなる。さらに、磁界検出部１７ａの周囲であって磁性部材３３，３４により覆われた内側の空間に、磁界検出部１７ａの他端側から一端側に向かう比較的密度の小さい磁束による磁路が形成される。この結果、磁界検出部１７ａの中間部の磁束密度が、磁界検出部１７ａの一端部又は他端部の磁束密度よりも高い状態が保持されたまま、磁界検出部１７ａ全体の磁束密度が増加する。
　このような磁束が磁界検出部１７ａに付与されることにより、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の外周部は、磁性素子３５の他端部から一端部に向かう方向に磁化される。したがって、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が当該磁性素子３５の一端部から他端部に向いた方向であった場合には、当該磁性素子３５の外周部の磁化方向が反転し、当該磁性素子３５に巻回されたコイル３６から例えば負の方向に鋭く立ち上がったパルス状の検出信号が出力される。
　以上より、磁性部材３３，３４の磁界誘導機能によれば、互いに極性の異なる磁石１６が磁界検出部１７ａの一端部及び他端部にそれぞれ接近したときには、これらの磁石１６により形成される磁束が、磁界検出部１７ａの一端部及び他端部よりも中間部を通過するように磁束を誘導することができる。また、磁石１６が磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、この磁石１６により形成される磁束が磁界検出部１７ａに進入するのを抑制することができる。
　これにより、互いに極性の異なる一対の磁石１６が磁界検出部１７ａの一端部及び他端部にそれぞれ接近したときには、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の主に中間部の磁束密度を高くすることができる。一方、磁石１６が磁界検出部１７ａの中間部に接近したときには、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁束密度を全体に亘って低くすることができる。したがって、互いに極性の異なる磁石１６が磁界検出部１７の一端部及び他端部にそれぞれ接近したときに限り、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁束密度を高くすることができる。それゆえ、互いに極性の異なる磁石１６が磁界検出部１７ａの一端部及び他端部にそれぞれ接近したときに限り、磁性素子３５の磁化方向を変化させることができる。すなわち、互いに極性の異なる磁石１６が磁界検出部１７ａの一端部及び他端部にそれぞれ接近していない期間に、磁界検出部１７ａの磁性素子３５の磁化方向が変化するのを防止することができる。
　なお、本実施形態は、エンコーダ１０が、例示したような大バルクハウゼン効果を生じる磁界検出部１７を備えた磁気検出機構３０を有する場合に、バッテリレスのエンコーダを実現できることから、磁気検出機構３０の構成・動作・機能について詳しく説明した。しかしながら、磁気検出機構３０の構成はこの例に限定されるものではなく、多回転量を検出可能な磁気検出機構（例えばＭＲ素子等の磁気抵抗素子を備えた磁気検出機構）であれば、本実施形態は同様の作用効果を奏し得る。さらには、磁気検出機構がないエンコーダであってもエンコーダの軸方向寸法を短縮し得るため、本実施形態は同様の効果を奏し得る。
　また以上において、メイン基板１２に開口１２ａを形成し、サブ基板１３の光源１４及び受光素子１５が当該開口１２ａを介してディスク１１に対し光を出射すると共に反射光を受光する構成が、第２基板を第１基板のディスクとは反対側の表面に配置する手段の一例に相当する。
　＜３．本実施形態による効果の例＞
　以上説明したように、本実施形態のエンコーダ１０は、モータシャフト１０２と共に回転するディスク１１と、ディスク１１に対向して配置され、開口１２ａが形成されたメイン基板１２と、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂに開口１２ａの少なくとも一部を覆うように配置されたサブ基板１３と、開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１に光を出射する光源１４と、開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、ディスク１１からの反射光を受光する受光素子１５とを有する。これにより、次の効果を奏する。
　すなわち、一般に反射型エンコーダの軸方向寸法の中では、光学モジュール２１の光源１４又は受光素子１５とディスク１１との間の光学的ギャップが占める割合が比較的高い。このため、図１４Ａに示す比較例のエンコーダ１０’のように、メイン基板１２のディスク１１側の表面１２ｃにサブ基板１３が配置され、サブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに光源１４と受光素子１５等が配置される場合には、メイン基板１２とディスク１１間の距離Ｌ（メイン基板１２上面とディスク１１上面間の距離）が大きくなり、エンコーダ１０’の軸方向寸法が大きくなってしまう。しかしながら、エンコーダ１０’の薄型化のために光学的ギャップＧ（光源１４とディスク１１間の距離）を変更すると、エンコーダ１０’の光学系の設計の全面的な見直しが必要となり、例えば新規開発と同等のコストや開発期間が必要となる可能性がある。
　本実施形態のエンコーダ１０では、図１４Ｂに示すように、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂにサブ基板１３が配置され、メイン基板１２の開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに光源１４と受光素子１５が配置される。これにより、光源１４及び受光素子１５をメイン基板１２の開口１２ａの内側に配置できるので、光学的ギャップＧを変更することなく、メイン基板１２とディスク１１との距離Ｌを上記比較例の場合よりも大幅に短縮することができる。その結果、コストや開発期間の増大を招くことなく、エンコーダ１０の軸方向寸法を短縮することができる。
　また、本実施形態において、サブ基板１３が開口１２ａを塞ぐように配置され、エンコーダ１０が、サブ基板１３の縁部とメイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂにおける開口１２ａの周囲部分とを連結する、複数の連結部１９を有する場合には、次の効果を奏する。
　例えば、サブ基板１３をメイン基板１２にハンダ付けする場合、図１４Ａに示す比較例のエンコーダ１０’では、光源１４及び受光素子１５が露出されるメイン基板１２のディスク１１側の表面１２ｃにおいてハンダ付けを行なわなければならず、フラックス等の異物が光源１４や受光素子１５に付着し易い。フラックス等の異物が光源１４や受光素子１５に付着すると、エンコーダの検出精度に影響を与える可能性がある。このため、異物の付着を防止するために、例えばハンダ付けを行う際に光源１４や受光素子１５を覆うカバーを設置するのが好ましい。
　本実施形態では、サブ基板１３がメイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂに開口１２ａを塞ぐように配置されると共に、表面１２ｂ側においてサブ基板１３の縁部と開口１２ａの周囲部分とが複数の連結部１９により連結される。これにより、サブ基板１３で開口１２ａを塞ぎつつ、光源１４及び受光素子１５が開口１２ａを通して露出されるメイン基板１２のディスク１１側の表面１２ｃとは反対側の表面１２ｂにおいて連結作業ができるので、他の部品等とのクリアランスが確保できるなど連結作業の作業性が向上する。また、連結部１９としてハンダを使用することができるので、ハンダから生じ得るフラックス等の異物が光源１４や受光素子１５に付着するのを防止し、検出精度が低下するのを防止できる。さらに、異物の付着を防止するための上記カバー等の部品が不要となるので、製造工程を簡素化できると共にコストを削減できる。
　また、本実施形態において、エンコーダ１０が、ディスク１１のメイン基板１２とは反対側においてモータシャフト１０２と共に回転するように支持された磁石１６と、ディスク１１のメイン基板１２とは反対側に配置され、磁石１６の磁界を検出する磁界検出部１７とを有する場合には、次の効果を奏する。
　すなわち、磁界検出部１７で磁石１６の磁界を検出することにより、モータ１００の多回転量を検出できる。また、多回転量を検出するエンコーダ１０では、モータ電磁部１１０や磁石１６からの漏れ磁束により例えば光学モジュール２１の電子回路に誘導起電力が生じる等により、検出精度に影響が生じる可能性がある。本実施形態では、光学モジュール２１がメイン基板１２の開口１２ａ内の奥まった位置に配置されるので、例えば図１４Ａに示す比較例のエンコーダ１０’のように光学モジュール２１がメイン基板１２のディスク１１側に突出して配置される場合に比べて、上記漏れ磁束の影響を低減することができる。
　また、本実施形態において、磁界検出部１７が、大バルクハウゼン効果を生じる磁性素子３５及びコイル３６を備え、長さ方向が磁石１６の回転軌跡円Ｒの接線方向と平行となるように配置される場合には、次の効果を奏する。
　すなわち、上記構成により、磁界検出部１７から出力されたパルス信号を用いて電圧を生成し、当該電圧を用いて電子回路を起動し、多回転量を検出することが可能である。したがって、外部電源から電源電圧が供給されない場合であっても、消費電力を自己発電できるため、バックアップ用電源（例えばバッテリ等）を省略したバッテリレスのエンコーダを実現できる。
　また、本実施形態において、エンコーダ１０が、モータシャフト１０２に連結され、メイン基板１２側の表面１８ｃにディスク１１が固定されると共に、メイン基板１２とは反対側の表面１８ｄに磁石１６が固定された、磁性体１８を有する場合には、次の効果を奏する。
　すなわち、上記構成により、ディスク１１と磁石１６とを共通の支持体である磁性体１８によって支持できるので、個別に支持体を設ける場合に比べてさらなる薄型化が可能となる。また、部品数やコストを低減できる。さらに、磁性体１８によりモータ電磁部１１０や磁石１６から光学モジュール２１側へ漏れる漏れ磁束を低減できるので、漏れ磁束が検出精度に与える影響をさらに低減することができる。また、磁石１６を磁性体１８に固定することで、磁石１６の磁路を形成して磁界を集中させることができるので、磁界検出部１７による検出精度を向上できる。
　また、本実施形態において、エンコーダ１０が、メイン基板１２の開口１２ａにおいてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、半導体ウェハ２４上に受光素子１５及び所定の機能を備えた集積回路２５が形成されたＩＣチップ２３を有する場合には、次の効果を奏する。
　すなわち、メイン基板１２が基板の両面に電子部品を実装される両面実装型の基板である場合、メイン基板１２のディスク１１とは反対側の表面１２ｂにサブ基板１３を配置し、メイン基板１２の開口１２ａを介してディスク１１に光を出射及び受光する構成とすることで、メイン基板１２の表面１２ｂの実装面積が低下するという課題がある。
　本実施形態では、半導体ウェハ２４上に受光素子１５及び所定の機能を備えた集積回路２５が形成されたＩＣチップ２３をサブ基板１３に実装することで、例えばオペアンプやコンパレータ等の回路機能を光学モジュール２１に持たせることができる。これにより、メイン基板１２の表面１２ｂにおける光学モジュール２１に対応する位置に実装される電子部品の機能を光学モジュール２１に持たせることが可能となるので、メイン基板１２の実装面積が低下することによる影響を低減することができる。
　また、本実施形態において、エンコーダ１０が、メイン基板１２の開口１２ａの内側においてサブ基板１３のディスク１１側の表面１３ａに配置され、サブ基板１３と受光素子１５とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤ２８を有する場合には、次の効果を奏する。
　すなわち、一般にボンディングワイヤ２８は非常に細く強度が弱いため、仮に図１４Ａに示す比較例のエンコーダ１０’のようにメイン基板１２のディスク１１側の表面１２ｃにサブ基板１３を配置する場合、表面１２ｃにおいてディスク１１側に露出されるボンディングワイヤ２８の周囲に、例えば図１４Ａに示すように保護用の部材（例えば枠基板９）を設置してボンディングワイヤ２８を保護するのが好ましい。
　本実施形態では、ボンディングワイヤ２８をメイン基板１２の開口１２ａの内側に収容できるので、枠基板９を使用しなくてもボンディングワイヤ２８を保護することができる。したがって、枠基板９が不要となるので、構成を簡素化でき、コストを低減できる。
　また、本実施形態のモータ１００によれば、軸方向寸法を短縮できるエンコーダ１０を有するため、モータ全体を軸方向に小型化できる。
　なお、以上の説明において、「垂直」「平行」「平面」等の記載がある場合には、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「垂直」「平行」「平面」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に垂直」「実質的に平行」「実質的に平面」という意味である。
　また、以上の説明において、外観上の寸法や大きさが「同一」「等しい」「異なる」等の記載がある場合は、当該記載は厳密な意味ではない。すなわち、それら「同一」「等しい」「異なる」とは、設計上、製造上の公差、誤差が許容され、「実質的に同一」「実質的に等しい」「実質的に異なる」という意味である。
　また、以上既に述べた以外にも、上記実施形態による手法を適宜組み合わせて利用しても良い。
　その他、一々例示はしないが、上記実施形態は、その趣旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更が加えられて実施されるものである。
　１０　　　　　モータ用エンコーダ
　１１　　　　　ディスク
　１２　　　　　メイン基板（第１基板の一例）
　１２ａ　　　　開口
　１２ｂ　　　　表面
　１３　　　　　サブ基板（第２基板の一例）
　１３ａ　　　　表面
　１４　　　　　光源
　１５　　　　　受光素子
　１６　　　　　磁石
　１７　　　　　磁界検出部
　１８　　　　　磁性体
　１８ｃ　　　　表面
　１８ｄ　　　　表面
　１９　　　　　連結部
　２４　　　　　半導体ウェハ
　２３　　　　　ＩＣチップ
　２５　　　　　集積回路
　２８　　　　　ボンディングワイヤ
　３５　　　　　磁性素子
　３６　　　　　コイル
　１００　　　　モータ
　１０２　　　　モータシャフト
　１１０　　　　モータ電磁部
　Ｒ　　　　　　回転軌跡円

Claims (8)

  1. 　モータシャフトと共に回転するディスクと、
    　前記ディスクに対向して配置され、開口が形成された第１基板と、
    　前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面に前記開口の少なくとも一部を覆うように配置された第２基板と、
    　前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記ディスクに光を出射する光源と、
    　前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記ディスクからの反射光を受光する受光素子と、
    を有する
    ことを特徴とするモータ用エンコーダ。
  2. 　前記第２基板は、
    　前記開口を塞ぐように配置され、
    　前記モータ用エンコーダは、
    　前記第２基板の縁部と、前記第１基板の前記ディスクとは反対側の表面における前記開口の周囲部分とを連結する、複数の連結部をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１に記載のモータ用エンコーダ。
  3. 　前記ディスクの前記第１基板とは反対側において前記モータシャフトと共に回転するように支持された磁石と、
    　前記ディスクの前記第１基板とは反対側に配置され、前記磁石の磁界を検出する磁界検出部と、をさらに有する
    ことを特徴とする請求項１又は２に記載のモータ用エンコーダ。
  4. 　前記磁界検出部は、
    　大バルクハウゼン効果を生じる磁性素子及びコイルを備え、長さ方向が前記磁石の回転軌跡円の接線方向と平行となるように配置される
    ことを特徴とする請求項３に記載のモータ用エンコーダ。
  5. 　前記モータシャフトに連結され、前記第１基板側の表面に前記ディスクが固定されると共に、前記第１基板とは反対側の表面に前記磁石が固定された、磁性体をさらに有する
    ことを特徴とする請求項４に記載のモータ用エンコーダ。
  6. 　前記開口において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、半導体ウェハ上に前記受光素子及び所定の機能を備えた集積回路が形成されたＩＣチップをさらに有する
    ことを特徴とする請求項１～５のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダ。
  7. 　前記開口の内側において前記第２基板の前記ディスク側の表面に配置され、前記第２基板と前記受光素子とを電気的に接続する複数のボンディングワイヤをさらに有する
    ことを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダ。
  8. 　モータシャフトと、
    　前記モータシャフトを回転するモータ電磁部と、
    　請求項１～７のいずれか１項に記載のモータ用エンコーダと、を有する
    ことを特徴とするモータ。
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